高熱導率熱沖壓模具鋼HSM的組織與性能

由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車輕量化是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施之一，現(xiàn)已成為世界汽車發(fā)展的潮流。隨著汽車輕量化的發(fā)展，超高強度鋼逐漸發(fā)展應用起來。傳統(tǒng)的冷沖壓工藝已經不能滿足超高強度鋼的生產要求，熱沖壓成形技術的發(fā)展成功解決了冷沖壓容易產生破裂、起皺、反彈、尺寸精度不高的缺陷，近年來熱沖壓模具鋼的使用量急劇增長。熱沖壓模具的使用情況較一般熱作模具要復雜，熱沖壓模具要有較高的熱導率、高硬度、良好的韌性以及熱穩(wěn)定性等。本課題對自主研發(fā)的熱沖壓模具鋼HSM進行力學性能分析，對熱沖壓模具關鍵參數(shù)熱導率、沖擊性能、高溫穩(wěn)定性進行測試，與國內優(yōu)質H13鋼進行了對比分析。

采用合理的冶金工藝制備HSM試驗鋼，將配比好的合金配料放入ZG-0.01型真空感應電爐中熔煉，澆鑄鋼錠。電渣重熔后，經多向鍛造以及球化退火，得到HSM鋼的成分（質量分數(shù)，%）為：C0.47，Si0.15，Mn0.19，Cr0.17，Mo2.99，V0.05，F(xiàn)e95.93。將HSM鋼在電阻爐中進行1040℃淬火及兩次600℃×2h回火，回火后硬度為50.7HRC。

對尺寸規(guī)格為40mm×40mm×250mm的HSM鋼進行真空淬火熱處理，淬火工藝為：在500℃預熱15min后，加熱到850℃再預熱15min，之后加熱到1040℃保溫30min油冷至室溫，再經兩次600℃×2h回火后，切取金相試樣和硬度試樣，尺寸為10mm×10mm×10mm，采用MM大視野金相顯微鏡對組織進行顯微組織觀察，采用GeminiSEM500型場發(fā)射掃描電子顯微鏡進行顯微組織觀察。用激光閃射法導熱系數(shù)測量儀LFA427測得試驗鋼的熱導率；用ZBC200-EC擺錘式沖擊試驗機測得回火試樣室溫沖擊性能。切取尺寸為15mm×15mm×10mm的試樣進行熱穩(wěn)定性試驗，將試樣放入箱式爐中，在600℃分別保溫2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22和24h后，用HRS-150D型數(shù)顯洛氏硬度計測定硬度值的變化情況。結果顯示：

（1）HSM鋼退火態(tài)組織均勻，沒有明顯成分偏析，硬度為206HV0.05，符合機加工要求，淬回火組織中有細小的碳化物析出，主要是Mo的特殊碳化物。

（2）HSM鋼具有較高的熱導率，300℃時較H13鋼熱導率高48.6%；沖擊斷裂性質為韌性斷裂，沖擊吸收能量為198J。